Главная > Оптика > Оптические вычисления
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ЧАСТЬ I. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МОДУЛЯТОРЫ СВЕТА

Глава 1. МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ СВЕТА

Б. Хилл, Институт технической электроники,

Технический университет г. Аахена, Аахен, ФРГ

1.1. Введение

За последние годы магнитооптические модуляторы на основе кристаллов граната стали представлять особый интерес с точки зрения создания оптоэлектронных устройств. В области оптической обработки сигналов просматриваются многочисленные приложения, связанные с сопряжением электрических и оптических сигналов, созданием пространственных фильтров, перестраиваемых в фурье-плоскости, с реализацией логических функций. Другие применения обнаруживаются в оптических системах, используемых в литографии и системах оптической связи.

Детальное изучение магнитооптических пленок граната началось в середине 1960-х годов [1, 2]. В это время на кристаллы граната возлагали большие надежды, как на основной материал для систем оптической памяти [3, 4]. Работа, проводившаяся в данном направлении, была связана с развитием систем памяти на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), в которых использовалось управляемое перемещение магнитных доменов. Чтобы сделать пути продвижения доменов видимыми для наблюдения в микроскопе, использовался магнитооптический эффект Фарадея при пропускании света. Этот эффект, однако, в применявшихся тогда материалах был очень слабым. В 1972 г. было обнаружено, что введение висмута в кристаллы граната сильно увеличивает эффект Фарадея в оптической области спектра. Это открытие наряду с известными методиками работы с ЦМД послужило толчком к появлению первой разработки в направлении создания магнитооптического модулятора — дисплея на ЦМД [6, 7]. Квадратная пластина граната на основе железа и гадолиния, замещенного висмутом, размещалась в оптической схеме с поляризованным светом. В пластине возникала определенная структура цилиндрических магнитных доменов. Домены, имеющие противоположные направления намагниченности, при пропускании света наблюдались как черные и белые точки. Передача полезного сигнала прошедшим световым потоком была, однако, очень мала

вследствие весьма малых размеров ЦМД по сравнению с их окружением, что было характерно для структур ЦМД. Эта работа соответственно не была завершена.

На основе разработок в области материалов для оптической памяти [3, 4] несколькими годами позже был предложен другой подход, заключающийся в изготовлении островковой структуры гранатовой пленки на специальной подложке [8, 9]. В этой структуре каждый островок содержит локально фиксированный магнитный домен, намагниченность которого переключается термомагнитным способом, т. е. подводом тепла и импульса магнитного поля. Так как островки отделены друг от друга только маленькими канавками, то большая часть площади элемента может быть использована в оптической схеме и соответственно коэффициент передачи оптического полезного сигнала может быть значительно улучшен.

Аналогичной разработкой, основанной на иной схеме переключения, является структура, названная создателями лайт-мод [10, 11]. В этом устройстве, чтобы избавиться от подачи тепловых импульсов, зарождение доменов с противоположным направлением намагниченности инициируется в ионно-имплантированных центрах. Переключение здесь достигается только приложением управляющего магнитного поля. Такой подход позволяет добиться больших скоростей переключения, чем при термомагнитном переключении.

В следующих разделах кратко обрисованы вопросы подбора материалов и основные характеристики гранатов как основного материала для магнитооптических модуляторов. Затем обсуждаются различные конструкции и методы адресации магнитооптических модуляторов наряду с кратким изложением экспериментальных результатов и предельных возможностей. В заключение будут даны некоторые оценки будущих разработок с точки зрения их применения для оптической обработки сигналов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление